DE10036113A1

DE10036113A1 - Energy absorbing brake

Info

Publication number: DE10036113A1
Application number: DE2000136113
Authority: DE
Inventors: William H House
Original assignee: Moog Inc
Current assignee: Moog Inc
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2001-03-15
Also published as: GB2352784A; GB0017557D0; JP2001074077A

Abstract

Eine energieabsorbierende Bremse ist insbesondere so beschaffen, daß sie einen asymmetrischen Ausfallzustand in bezug auf die Bewegung bestimmter Tragflächen-Abschnitte wie etwa Klappen eines Luftfahrzeugs verhindert. Die verbesserte Bremse umfaßt ein Gehäuse, eine relativ zum Gehäuse drehbare Welle, wenigstens eine mit der Welle drehfest verbundene erste Bremsoberfläche, wenigstens eine am Gehäuse angebrachte zweite Bremsoberfläche, die der ersten Bremsoberfläche zugewandt ist, einen Mechanismus, der ein bewegliches Element mit begrenztem Bewegungsbereich besitzt, um zwischen den Oberflächen eine Normalkraft zu erzeugen, um in Abhängigkeit von der Normalkraft ein Bremsdrehmoment auf die Welle zu erzeugen, sowie ein vorbelastetes Federelement, das mit den Oberflächen und mit dem beweglichen Mechanismus mechanisch in Reihe angeordnet ist und funktional so angeordnet ist, daß das Federelement um mehr als den begrenzten Bewegungsbereich abgelenkt werden kann, um die zwischen den Oberflächen wirkende Normalkraft zu begrenzen, wobei die Größe des Bremsdrehmoments, das zwischen der Welle und dem Gehäuse übertragen wird, begrenzt wird.An energy absorbing brake is particularly designed to prevent an asymmetrical failure condition with respect to the movement of certain wing sections, such as flaps of an aircraft. The improved brake comprises a housing, a shaft which is rotatable relative to the housing, at least one first braking surface connected in a rotationally fixed manner to the shaft, at least one second braking surface attached to the housing and facing the first braking surface, a mechanism which has a movable element with a limited range of movement to generate a normal force between the surfaces to produce a braking torque on the shaft depending on the normal force, and a preloaded spring element which is mechanically arranged in series with the surfaces and with the movable mechanism and is functionally arranged such that the spring element can be deflected by more than the limited range of motion to limit the normal force acting between the surfaces, the size of the braking torque that is transmitted between the shaft and the housing being limited.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der energie absorbierenden Bremsen und insbesondere eine verbesserte energieabsorbierende Bremse, die vor allem in einem Luftfahrzeug nützlich ist, um einen instabilen Zustand zu begrenzen, wenn etwa Klappen von Tragflächen asymmetrisch betätigt werden.The invention relates generally to the field of energy absorbing brakes and especially an improved one energy-absorbing brake, especially in one Aircraft is useful to an unstable condition limit if, for example, flaps of wings are asymmetrical be operated.

Moderne Luftfahrzeuge verwenden Systeme aerodynamischer Klappen, um die Konfiguration des Flügels zu ändern. Die Klappen werden typischerweise durch mechanische Antriebe betätigt, die durch einen einzigen Zentralmotor, der mit jedem Flügel über einen Drehwellenstrang verbunden ist, betätigt werden. Falls eine Welle, die den Motor mit einer Klappe verbindet, bricht, könnte die andere Klappe den Wellenstrang in der Gegenrichtung antreiben. Um einen Schutz vor einem solchen unkontrollierten Zustand zu schaffen, ist in jedem Flügel ein Bremssystem vorgesehen. Ein elektrischer Komparator kann dazu verwendet werden, einen asymmetrischen Zustand zwischen den Klappen festzu stellen und wahlweise einen Elektromagneten mechanisch zu betätigen, um die Bremsen zu aktivieren. Alternativ kann ein Zentrifugalgeschwindigkeitssensor, der in den Klap penantrieb eingebaut ist, die Bremse mechanisch erregen, wenn sich der Klappenantrieb mit zu hoher Geschwindigkeit dreht. In jedem Fall greift die Bremse typischerweise plötzlich ein, so daß sich eine schnelle Verzögerung des Wellenstrangs ergibt, so daß hohe Drehmomente erzeugt werden, die Beschädigungen hervorrufen können, sofern die Wellen nicht elastisch ausgebildet sind, um diese Energie zu absorbieren. Die Erfindung schafft eine verbesserte Bremse, in der das Bremsdrehmoment inhärent begrenzt wird, so daß ein externer Schutz für den Wellenstrang nicht erforderlich ist. Modern aircraft use systems more aerodynamically Fold to change the configuration of the wing. The Flaps are typically powered by mechanical drives actuated by a single central motor, which with each wing is connected via a rotating shaft train, be operated. If a shaft that connects the motor one flap connects, breaks, the other flap could drive the shaft train in the opposite direction. To one Protection from such an uncontrolled state too create, a braking system is provided in each wing. An electrical comparator can be used an asymmetrical state between the flaps set and optionally mechanically an electromagnet press to activate the brakes. Alternatively, you can a centrifugal speed sensor in the clap is installed, mechanically excite the brake, if the damper actuator moves at too high a speed turns. In any case, the brake typically engages suddenly on, so that there is a rapid delay in the Shaft train results, so that high torques are generated be that can cause damage, provided that Waves are not elastic to this energy to absorb. The invention provides an improved one Brake in which the braking torque is inherently limited is, so that an external protection for the shaft train is not required.

Im Stand der Technik sind bereits Bremssysteme bekannt. Aus dem Patent US 4.121.795 ist ein Mechanismus einer asymmetrischen Bremse bekannt, in dem ein Elektromagnet eine Walzenhemmbremse an der Antriebswelle auslöst. Es ist jedoch keine Einrichtung vorgesehen, die ein übermä ßiges Wellendrehmoment begrenzt, wenn die Bremse greift.Brake systems are already known in the prior art. From the patent US 4,121,795 a mechanism is one asymmetrical brake known in which an electromagnet triggers a roller brake on the drive shaft. It however, no facility is provided that an excessive ßes shaft torque limited when the brake is applied.

Aus dem Patent US 4.633.984 ist ein weiterer Mechanismus einer asymmetrischen Bremse bekannt, in dem ein Elektro magnet eine Walzenhemmbremse an der Antriebswelle aus löst. Eine unkontrollierte Bewegung der Welle nach einem Bruch und daraus sich ergebende übermäßige Lasten beim Greifen der Bremse werden begrenzt, indem mit der Welle über eine Reibkupplung und ein Übersetzungsgetriebe ein Schwungrad gekoppelt wird. Die Beschleunigung des Schwungrades begrenzt eine unkontrollierte Wellenge schwindigkeit und eine unkontrollierte Winkelbewegung, ferner ermöglicht die Reibkupplung die Umwandlung der kinetischen Energie des Schwungrades in Wärme nach dem Bremsen der Welle.Another mechanism is known from US Pat. No. 4,633,984 known an asymmetrical brake in which an electric magnet a roller brake on the drive shaft solves. An uncontrolled movement of the shaft after one Breakage and resulting excessive loads on Gripping the brakes are limited by using the shaft via a friction clutch and a transmission gear Flywheel is coupled. The acceleration of the Flywheel limits an uncontrolled wave dizziness and an uncontrolled angular movement, furthermore, the friction clutch enables the conversion of kinetic energy of the flywheel in heat after the Braking the shaft.

Aus dem Patent US 5.484.043 ist ein Mechanismus einer asymmetrischen Bremse bekannt, in dem entweder ein Kugel- /Rampen-Drehzahlsensor oder ein Elektromagnet eine Gleit klauenbremse an der Antriebswelle auslöst. Eine gezahnte Gegendruckplatte an der Bremse wird über eine elastomere Torsionsstoßabsorptionseinrichtung unterstützt, um das Bremsstoßdrehmoment zu begrenzen.A mechanism is known from US Pat. No. 5,484,043 asymmetrical brake known in which either a ball / Ramp speed sensor or an electromagnet a sliding claw brake triggers on the drive shaft. A toothed one Back pressure plate on the brake is made using an elastomer Torsional shock absorber supports to the Limit braking shock torque.

Aus dem Patent US 5.743.490 ist ein Fluglagenregelung- Betätigungssystem bekannt, das asymmetrische Bremsen enthält. Diese Bremsen bestehen aus einem Elektromagne ten, der über ein Kugel-/Keilwellen-System wirkt, um mit einer Klauenkupplung in Eingriff zu gelangen, die angeb lich so beschaffen ist, daß Stoßlasten verringert oder absorbiert werden. Durch Konfigurieren des Kugel-/Keil wellen-Systems und der Klauenkupplung in der Weise, daß sie zusätzlich zur Ausführung ihrer Hauptfunktionen als Stoßabsorptionseinrichtungen wirken, wird der Bedarf an getrennten elastomeren Stoßabsorptionseinrichtungen beseitigt.From the patent US 5,743,490 an attitude control is Actuating system known, the asymmetrical braking contains. These brakes consist of an electromagnet ten, which works via a ball / spline system to with to engage a claw clutch, the specified Lich is such that impact loads are reduced or be absorbed. By configuring the ball / wedge shaft system and the claw coupling in such a way that them in addition to performing their main functions as Impact absorption devices act, the need for separate elastomeric shock absorbers eliminated.

Ein weiterer Bremsmechanismus des Standes der Technik für diese Art Anwendungen, der dem Erfinder bekannt ist und in Fig. 1 schematisch gezeigt ist (der sich jedoch in der Patentliteratur nicht findet), umfaßt eine Scheiben bremse, die aus einem Stapel von Scheiben besteht, die abwechselnd mit Keilwellen verbunden sind, um sich in einer festen Gehäusebohrung entweder mit einer Welle zu drehen oder gegenüber einer Drehung festgehalten werden. Die Bremswirkung wird durch wahlweises axiales Zusammen pressen der Scheiben erhalten. Die rotierende Keilwelle ist mit der Antriebswelle über einen Kugel-/Rampen-Ge schwindigkeitssensor gekoppelt, in dem einzelne Kugel zwischen einem radiale Nuten aufweisenden Flansch an der Bremswelle und einer daran angepaßten konischen Nocken oberfläche am Antriebswellenflansch gehalten werden. Die Flansche sind durch eine Feder, die die Kugeln normaler weise im radial inneren Abschnitt der Nockenrampen hält, so vorbelastet, daß sie sich aufeinander zu bewegen. Bei hohen Wellendrehzahlen bewirkt die Zentrifugalkraft, daß sich die Kugeln längs der Rampen radial auswärts bewegen, wodurch die Flansche auseinandergezwungen werden und den Bremsscheiben-Stapel axial belasten. Wenn die Bremse zu greifen beginnt, sind die Rollkräfte auf die Kugeln selbstverstärkend und belasten die Bremsscheiben noch stärker, so daß ein plötzliches Greifen der Bremse und eine daraus resultierende Stoßbelastung des zugeordneten Wellensystems hervorgerufen werden.Another prior art braking mechanism for this type of application, known to the inventor and shown schematically in Fig. 1 (but not found in the patent literature), comprises a disc brake which consists of a stack of discs which are alternately connected to spline shafts in order to either rotate with a shaft in a fixed housing bore or to be held against rotation. The braking effect is obtained by optionally axially pressing the disks together. The rotating spline shaft is coupled to the drive shaft via a ball / ramp speed sensor, in which a single ball is held between a radial groove flange on the brake shaft and an adapted conical cam surface on the drive shaft flange. The flanges are so biased by a spring that normally holds the balls in the radially inner portion of the cam ramps that they move towards each other. At high shaft speeds, the centrifugal force causes the balls to move radially outward along the ramps, thereby forcing the flanges apart and axially loading the brake disc stack. When the brake begins to grip, the rolling forces on the balls are self-reinforcing and place even greater stress on the brake discs, so that a sudden grip on the brake and a resulting shock load on the associated shaft system are caused.

Daher wäre es im allgemeinen wünschenswert, eine verbes serte Bremse zu schaffen, die Energie absorbieren und die Stoßbelastung verhindern kann.Therefore, it would generally be desirable to have a verbes to create a brake that absorbs energy and that Can prevent shock loads.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten energieabsorbierenden Bremsmechanismus zu schaffen, der insbesondere für Luftfahrzeug-Anwendungen geeignet ist und die Größe des zwischen einer Welle und einem Gehäuse übertragenen Bremsdrehmoments begrenzen kann.The invention is therefore based on the object improved energy absorbing braking mechanism create that especially for aircraft applications is suitable and the size of the between a shaft and limit braking torque transmitted to a housing can.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Bremse nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a brake according to claim 1. Developments of the invention are in the dependent Claims specified.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut lich beim Lesen der folgenden Beschreibung einer bevor zugten Ausführungsform, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:Further features and advantages of the invention will become clear Lich before reading the following description drafted embodiment, referring to the drawing takes; show it:

Fig. 1 die bereits erwähnte vertikale Teilansicht, teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriß, ei nes energieabsorbierenden Bremsmechanismus des Standes der Technik; und Figure 1 is the partial vertical view already mentioned, partly in section and partly in elevation, egg nes energy-absorbing braking mechanism of the prior art. and

Fig. 2 eine vertikale Teilansicht, ebenfalls teilweise im Schnitt und teilweise im Aufriß, des verbes serten energieabsorbierenden Bremsmechanismus der Erfindung. Fig. 2 is a partial vertical view, also partly in section and partly in elevation, of the improved energy-absorbing braking mechanism of the invention.

Zunächst wird darauf hingewiesen, daß in allen Figuren gleiche Bezugszeichen die gleichen Strukturelemente, Abschnitte oder Oberflächen bezeichnen, soweit diese Elemente, Abschnitte oder Oberflächen in der gesamten vorliegenden Anmeldung, wovon diese genaue Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ein Bestandteil ist, be schrieben oder erläutert werden. Soweit nicht anders angegeben, soll die Zeichnung zusammen mit der Beschrei bung gelesen werden (z. B. Schraffuren, Anordnung von Teilen, Verhältnisse, Grade und dergleichen), wobei die Zeichnung einen Teil der gesamten Anmeldung bildet. In der folgenden Beschreibung beziehen sich die Ausdrücke "horizontal", "vertikal", "links", "rechts", "aufwärts" und "abwärts" sowie ihre adjektivischen und adverbialen Ableitungen einfach auf die Orientierung der dargestell ten Struktur, wie sie dem Leser vorliegt. Ebenso beziehen sich die Ausdrücke "einwärts" und "auswärts" allgemein auf die Orientierung einer Oberfläche in bezug auf die jeweilige Längsachse, Drehachse oder dergleichen.First of all, it should be noted that in all figures same reference numerals the same structural elements, Designate sections or surfaces, insofar as these Elements, sections or surfaces throughout present application, of which this detailed description preferred embodiments is a component, be be written or explained. Unless otherwise specified, the drawing should be together with the description can be read (e.g. hatching, arrangement of Parts, ratios, degrees and the like), the Drawing forms part of the entire application. In the following description refers to the terms "horizontal", "vertical", "left", "right", "upwards" and "downward" as well as their adjective and adverbial Derivatives simply on the orientation of the shown structure as it is available to the reader. Also relate the terms "inward" and "outward" are general on the orientation of a surface with respect to the respective longitudinal axis, axis of rotation or the like.

In Fig. 1 ist ein Bremsmechanismus des Standes der Tech nik, der allgemein das Bezugszeichen 20 besitzt, gezeigt. Diese Bremse enthält ein horizontal sich erstreckendes, röhrenförmiges Gehäuse 21. Im Gehäuse ist eine Welle 22 funktional angeordnet. Ein Elektromagnet 23 umgibt den linken Endabschnitt der Welle 22 und ist im Gehäuse 21 angeordnet. Ein Scheibenbremsmechanismus oder eine Schei benbremsbaueinheit 24 besitzt mehrere ringförmige Schei benelemente 44, die mit dem Gehäuse 21 in Eingriff sind, sowie weitere Scheibenelemente 42, die mit einem bewegli chen Element 25, das die Welle 22 umgibt, in Eingriff sind. Zwischen einander zugewandten radialen Nuten 41a, die am beweglichen Element 25 und in radialen Nockenflä chen 32a auf der Welle 22 vorgesehen sind, sind mehrere Kugeln 26 eingefangen.In Fig. 1, a brake mechanism of the prior art technology, generally designated 20 , is shown. This brake includes a horizontally extending tubular housing 21 . A shaft 22 is functionally arranged in the housing. An electromagnet 23 surrounds the left end portion of the shaft 22 and is arranged in the housing 21 . A disk brake mechanism or a disk brake assembly 24 has a plurality of annular disk ben elements 44 which are in engagement with the housing 21 , as well as further disk elements 42 which are in engagement with a movable element 25 which surrounds the shaft 22 . Between mutually facing radial grooves 41 a, which are provided on the movable element 25 and in radial Nockenflä surfaces 32 a on the shaft 22 , a plurality of balls 26 are captured.

Genauer ist das Gehäuse 21 als horizontal sich erstrec kendes röhrenförmiges Element mit einer Achse x-x darge stellt. Das Gehäuse 21 besitzt eine nach rechts weisende ringförmige Anschlagfläche 28 an einem ringförmigen Flansch 29, der sich vom Gehäuse 21 radial einwärts erstreckt. Zwischen dem Gehäuse 21 und der Welle 22 ist ein Lager 30 funktional angeordnet. More specifically, the housing 21 is a horizontally erstrec kendes tubular element with an axis xx Darge. The housing 21 has an annular stop surface 28 pointing to the right on an annular flange 29 which extends radially inward from the housing 21 . A bearing 30 is functionally arranged between the housing 21 and the shaft 22 .

Die Welle 22 besitzt beginnend beim rechten Ende einen Abschnitt 31 mit großem Durchmesser, einen Zwischen- Flanschabschnitt 32, der sich hiervon radial auswärts erstreckt, und einen Abschnitt 33 mit kleinem Durchmes ser, der sich hiervon nach links erstreckt und dessen rechter Endabschnitt in einer Gehäusebohrung geführt ist.The shaft 22 has, beginning at the right end, a large diameter portion 31 , an intermediate flange portion 32 extending radially outward therefrom, and a small diameter portion 33 extending left thereof and the right end portion in a housing bore is led.

Der Elektromagnet umfaßt eine Spule 34, die in einem flußleitenden ferritischen Kern 35 angeordnet ist, sowie einen Anker 36, der so beschaffen ist, daß er entgegen der Vorbelastungskraft einer Rückstellfeder 38 nach links zum ferritischen Kern 35 angezogen wird, wenn der Elek tromagnet erregt wird. Ein Schublager 39 ist so beschaf fen, daß es zwischen dem Elektromagneten und dem bewegli chen Element 25 wirkt.The electromagnet comprises a coil 34 which is arranged in a flux-conducting ferritic core 35 , and an armature 36 which is designed so that it is attracted to the left against the biasing force of a return spring 38 to the ferritic core 35 when the electromagnet is energized . A drawer 39 is procured so that it acts between the electromagnet and the movable element 25 .

Das Element 25 ist ein speziell konfiguriertes röhrenför miges Element mit einem horizontal sich erstreckenden linken Abschnitt 40, der den Wellenabschnitt 33 mit kleinem Durchmesser umgibt, und einem radial sich erstreckenden rechten Flanschabschnitt 41. Das Element 25 kann in bezug auf die Welle 22 axial gleiten. Der Flanschabschnitt 41 enthält wie erwähnt mehrere radiale Nuten 41a, wovon jede einen V-förmigen Querschnitt be sitzt und Kugeln 26 enthält. Keilnuten 42a treiben zwei rotierende Bremsscheiben 42 an, die mit dem beweglichen Element 25 drehfest verbunden sind, jedoch relativ zu dem beweglichen Element 25 axial beweglich sind.The element 25 is a specially configured tubular member having a horizontally extending left portion 40 surrounding the small diameter shaft portion 33 and a radially extending right flange portion 41 . The element 25 can slide axially with respect to the shaft 22 . The flange portion 41 contains, as mentioned, a plurality of radial grooves 41 a, each of which sits a V-shaped cross section and contains balls 26 . However, keyways 42 a drive two rotating brake disks 42, which are rotatably connected with the movable member 25, are axially movable relative to the movable member 25th

Das Gehäuse 21 besitzt innere Keilnuten 43, die drei axial beabstandete Bremsscheiben 44 an einer Drehung hindern, jedoch ihre axiale Bewegung in bezug auf das Gehäuse 21 zulassen. Diese Bremsscheiben 44 sind zwischen der Gegendruckfläche 28 und den rotierenden Bremsscheiben 42 abwechselnd eingesetzt. The housing 21 has internal keyways 43 which prevent three axially spaced brake disks 44 from rotating but allow their axial movement with respect to the housing 21 . These brake disks 44 are used alternately between the counter pressure surface 28 and the rotating brake disks 42 .

Der Zwischen-Flanschabschnitt 32 enthält mehrere schräg verlaufende, konische Taschen 32a, die gegenüber den V- Nuten 41a im Flanschabschnitt 41 angeordnet sind, so daß die Kugeln 26 zwischen den Flanschen 32, 41 durch die Wirkung einer Vorbelastungsfeder 38 eingefangen bleiben. Dadurch wird das Element 25 durch die Welle 22 rotato risch angetrieben.The intermediate flange section 32 contains a plurality of inclined, conical pockets 32 a, which are arranged opposite the V-grooves 41 a in the flange section 41 , so that the balls 26 remain caught between the flanges 32 , 41 by the action of a preload spring 38 . As a result, the element 25 is rotatably driven by the shaft 22 .

In dieser herkömmlichen Ausführungsform sind zwei ge trennte Mittel oder Mechanismen vorhanden, um eine Brem sung der Wellendrehung in bezug auf das Gehäuse 21 her vorzurufen. Zunächst kann der Elektromagnet wahlweise erregt werden, um seinen Anker 36 nach links zur Spule 34 anzuziehen. Dies bewirkt eine Bewegung des beweglichen Elements 25 nach links, damit es eine Normalkraft auf die Scheibenbremsbaueinheit 44, 42, 44, 42, 44 ausübt, wo durch auf die rotierende Welle 22 ein Bremsdrehmoment ausgeübt wird. Somit kann ein elektrisches Signal, das einen asymmetrischen Zustand zwischen Klappen eines Luftfahrzeugs anzeigt, wahlweise an die Spule geliefert werden, um den Elektromagneten zu erregen und die Brem sung der Welle 22 hervorzurufen.In this conventional embodiment, there are two separate means or mechanisms to cause braking of the shaft rotation with respect to the housing 21 . First, the electromagnet can be selectively energized to attract its armature 36 to the left toward the coil 34 . This causes the movable member 25 to move to the left so that it applies a normal force to the disc brake assembly 44 , 42 , 44 , 42 , 44 , where a braking torque is applied to the rotating shaft 22 . Thus, an electrical signal indicative of an asymmetrical condition between flaps of an aircraft can optionally be provided to the coil to energize the electromagnet and cause the shaft 22 to brake.

Alternativ ist ein mechanischer Kugel-/Rampen-Mechanismus 24, der Kugeln 26 enthält und auf die Zentrifugalkraft in Abhängigkeit von der Drehzahl der Antriebswelle an spricht, vorgesehen, um eine unkontrollierbare Situation mit zu hoher Drehzahl der Welle 22 zu verhindern. Sollte sich die Welle 22 schneller als mit ihrer Solldrehzahl drehen, zwingt die Zentrifugalkraft die Kugeln 26 radial auswärts. Die geneigten Oberflächen der konischen Taschen 32a im Wellenflansch 32 wirken als Nocken oder Rampen, derart, daß die Bewegung der Kugeln 26 radial auswärts eine Bewegung des Elements 25 nach links durch den in axialer Richtung freien Raum 17 hervorruft. Dann wird auf die Bremsscheibenbaueinheit eine Normalkraft ausgeübt, die eine Gegenkraft durch den Anschlag 29 erfährt, wo durch ein Bremsdrehmoment auf die Welle erzeugt wird. Dieses Drehmoment wirkt auf das Kugel-/Rampen-System verstärkend, wodurch die Bremse blockiert und eine plötz liche Verzögerung der Antriebswelle verursacht. Dieses plötzliche Bremsdrehmoment könnte so groß sein, daß der zugeordnete Wellenstrang ernsthaft beschädigt wird.Alternatively, a mechanical ball / ramp mechanism 24 , which contains balls 26 and which responds to the centrifugal force as a function of the speed of the drive shaft, is provided in order to prevent an uncontrollable situation when the speed of the shaft 22 is too high. Should the shaft 22 rotate faster than its target speed, the centrifugal force forces the balls 26 radially outward. The inclined surfaces of the conical pockets 32a in the shaft flange 32 act as cams or ramps, such that the movement of the balls 26 radially outward causes the element 25 to move to the left through the free space 17 in the axial direction. Then a normal force is exerted on the brake disc assembly, which experiences a counterforce through the stop 29 , where a braking torque is generated on the shaft. This torque has a reinforcing effect on the ball / ramp system, which locks the brake and causes a sudden deceleration of the drive shaft. This sudden braking torque could be so great that the associated shaft train is seriously damaged.

In Fig. 2 ist ein verbesserter Mechanismus 50 gemäß der Erfindung gezeigt, der im allgemeinen viele Teile und Abschnitte der Ausführung des Standes der Technik ent hält. Daher werden für die Abschnitte, die gleich sind, die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die verbesserte Vorrichtung 50 besitzt ein Gehäuse 51. Eine Welle 22, die mit der Welle 22 gemäß der Ausführungsform des Standes der Technik übereinstimmt, ist in dem Gehäuse 51 funktio nal angebracht.In FIG. 2, an improved mechanism 50 is shown according to the invention, the holding ent generally many parts and portions of the embodiments of the prior art. Therefore, the same reference numerals are used for the sections that are the same. The improved device 50 has a housing 51 . A shaft 22 , which corresponds to the shaft 22 according to the embodiment of the prior art, is functionally mounted in the housing 51 .

Das bewegliche Element 25 stimmt hinsichtlich der Anord nung der Kugeln 26 zwischen den Flanschabschnitten 41 und 32 mit dem obenbeschriebenen beweglichen Element im wesentlichen überein. Auch hier wird das Element 25 dazu veranlaßt, sich mit dem Wellenabschnitt 33 zu drehen, und ist in bezug auf den Wellenabschnitt 33 axial beweglich.The movable member 25 is substantially the same as the arrangement of the balls 26 between the flange portions 41 and 32 with the above-described movable member. Again, element 25 is caused to rotate with shaft portion 33 and is axially movable with respect to shaft portion 33 .

In dieser Ausführungsform der Erfindung ist jedoch der Anschlagflansch 29 durch einen ringförmigen Flansch 52 ersetzt, der sich vom Gehäuse 51 radial einwärts er streckt und mit einem Stapel von Tellerfedern 53 in Eingriff ist, die funktional so angeordnet sind, daß sie zwischen der ringförmigen rechten Fläche des Flansches 52 und einer ringförmigen Gegendruckscheibe 54 wirken, die ihrerseits zwischen der am weitesten links befindlichen Bremsscheibe 42 und dem Stapel aus Tellerfedern 53 wirkt.In this embodiment of the invention, however, the stop flange 29 is replaced by an annular flange 52 which extends radially inward from the housing 51 and engages with a stack of disc springs 53 which are functionally arranged so that they are between the annular right surface of the flange 52 and an annular counter-pressure disc 54 which in turn acts between the left-most brake disc 42 and the stack of disc springs 53 .

Wenn daher der Bremsmechanismus eingerückt wird, entweder durch Betätigung des Elektromagneten 23 oder durch die Kugeln 26, die sich aufgrund der Zentrifugalkraft einer sich mit zu hoher Drehzahl drehenden Welle 22 radial auswärts bewegen, bewegt sich das Element 25 wie vorher nach links, um eine axiale Normalkraft auf die Scheiben bremsbaueinheit auszuüben. In diesem besonderen Fall ist jedoch das Gegendruckelement 54 nicht am Gehäuse 51 befestigt, sondern aufgrund der Biegeverformung der Tellerfedern 53 nachgiebig. Da die Bewegung des Elements 25 nach links durch den Elektromagnet-Luftspaltabstand begrenzt ist, ist die an der Bremsscheibenbaueinheit entwickelte axiale Kraft gleich der Kraft, die für die Durchbiegung der Tellerfedern 53 um einen äquivalenten Betrag erforderlich ist. Somit kann das Bremsdrehmoment durch einen geeigneten Entwurf auf einen Wert begrenzt werden, der den Antriebswellenstrang nicht überbean sprucht, ferner kann die Energie für die Verzögerung der sich mit zu hoher Drehzahl drehenden Welle 22 in der Bremse sicher in Wärme umgesetzt werden.Therefore, when the braking mechanism is engaged, either by actuation of the electromagnet 23 or by the balls 26 , which move radially outward due to the centrifugal force of a shaft 22 rotating at too high speed, the element 25 moves to the left by an axial as before Apply normal force to the disc brake assembly. In this particular case, however, the counter-pressure element 54 is not fastened to the housing 51 , but is yieldable due to the bending deformation of the plate springs 53 . Since the movement of element 25 to the left is limited by the solenoid air gap distance, the axial force developed on the brake disc assembly is equal to the force required to deflect disc springs 53 by an equivalent amount. Thus, the braking torque can be limited by a suitable design to a value that does not overstress the drive shaft, and the energy for decelerating the shaft 22 rotating at high speed in the brake can be safely converted into heat.

Variations

Selbstverständlich läßt die Erfindung viele Änderungen oder Abwandlungen zu. Der Elektromagnet ist vollkommen optional und kann weggelassen werden, auch wenn er er wünscht ist. Die Konfigurationen der verschiedenen Teile können spezifisch geändert werden, solange diese Teile ihre durch die Ansprüche definierte Funktionalität beibe halten. Andere Typen von Überdrehzahl-Begrenzungsmecha nismen können die durch die Zentrifugalkraft betätigten Kugeln ersetzen. Die Anordnung der verschiedenen Lager flächen ist ebenfalls optional, was auch für die Werk stoffe gilt.Of course, the invention leaves many changes or variations too. The electromagnet is perfect optional and can be omitted even if he is wishes. The configurations of the different parts can be changed specifically as long as these parts their functionality defined by the claims hold. Other types of overspeed limiting mecha nisms can be operated by centrifugal force Replace balls. The arrangement of the different camps area is also optional, which is also for the factory fabrics applies.

Obwohl daher die derzeit bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen energieabsorbierenden Bremse darge stellt und beschrieben worden ist und mehrere verschie dene Abwandlungen hiervon diskutiert worden sind, kann der Fachmann ohne weiteres verschiedene zusätzliche Änderungen und Abwandlungen vornehmen, ohne vom Erfin dungsgedanken und vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der durch die folgenden Ansprüche definiert ist.Therefore, although the currently preferred embodiment of the energy absorbing brake according to the invention Darge has been described and described and several modifications of which may have been discussed those skilled in the art will readily make various additional Make changes and modifications without notice idea and deviate from the scope of the invention, which is defined by the following claims.

Claims

1. Brake, with a housing ( 51 ), a shaft ( 22 ) rotatable relative to the housing ( 51 ), at least one first braking surface ( 42 ) which rotates together with the shaft ( 22 ), at least one second braking surface ( 44 ), which is attached to the housing ( 51 ) and is arranged so that it faces the first surface ( 42 ), and a movable mechanism ( 25 ) with a limited range of motion, which generates a normal force between the surfaces ( 42 , 44 ) in order to exert a braking torque on the shaft ( 22 ) as a function of the normal force, characterized by a preloaded spring element ( 53 ) which is mechanically arranged in series with the surfaces ( 42 , 44 ) and the movable mechanism ( 25 ), and functionally so is arranged that the preloaded spring element ( 53 ) can be deflected by more than the limited range of movement in order to limit the normal force acting between the surfaces ( 42 , 44 ), whereby the Size of the brake torque transmitted between the shaft ( 22 ) and the housing ( 51 ) is limited.

2. Brake according to claim 1, characterized in that the amount of movement of the movable mechanism ( 25 ) depends on the speed of the shaft ( 22 ).

3. Brake according to claim 1, characterized in that the direction of movement of the movable mechanism ( 25 ) to the axis of the shaft ( 22 ) is substantially parallel.

4. Brake according to claim 3, characterized in that the movable mechanism a plurality of balls ( 26 ) which are arranged so that they can perform a rotary movement together with the shaft ( 22 ) and radially with respect to the longitudinal axis of the shaft ( 22 ) are movable, as well as a plurality of mutually associated cam surfaces ( 32 a, 41 a), which are engaged with corresponding balls ( 26 ), such that the centrifugal forces acting on the balls ( 26 ) force them to move radially outward and the movable Causing the mechanism ( 25 ) to move axially with respect to the housing ( 51 ).

5. Brake according to claim 1, characterized in that the preloaded spring element comprises at least one plate spring ( 53 ) which acts between the second surface ( 44 ) and the housing ( 51 ).

6. Brake according to claim 1, characterized by an electromagnet ( 23 ) which is mechanically arranged in series with the surfaces ( 42 , 44 ) and mechanically parallel to the movable mechanism ( 25 ) and is arranged such that it can be actuated electrically to exert the normal force.

7. Brake according to claim 1, characterized by a return spring ( 38 ) which acts between the housing ( 51 ) and the movable mechanism ( 25 ) to move the movable mechanism ( 25 ) to a position in which the normal force is reduced to force.